動態(tài)優(yōu)化技術(shù)及其在天目中的應(yīng)用研究.pdf

1、動態(tài)二進制翻譯解決了軟件的跨平臺問題，使得不同處理器之間的二進制程序可以很容易地相互移植，同時擴大了軟硬件的適用范圍，打破了處理器和支持軟件之間互相依賴的局面，因此在近年來得到了越來越廣泛的關(guān)注和研究。動態(tài)二進制翻譯器邊翻譯邊執(zhí)行，并在翻譯的過程中根據(jù)運行時收集的信息對頻繁執(zhí)行的關(guān)鍵代碼區(qū)域進行動態(tài)優(yōu)化，以提高動態(tài)二進制翻譯系統(tǒng)的運行性能。
　　 基于熱路徑的動態(tài)優(yōu)化技術(shù)是動態(tài)二進制翻譯器中提高軟件運行效率的一種有效方法，如何利

2、用基本塊中已有的有限歷史運行信息(Profile)來識別熱路徑，并提高它的預(yù)測命中率，同時控制計算開銷不增加是研究的重點。已有的熱路徑識別算法中基于模型進行預(yù)測的方法非常少，或者算法實現(xiàn)復(fù)雜。
　　 本文基于隱馬爾科夫模型提出了改進的熱路徑預(yù)測方法。首先對基于基本塊的程序進行圖解。以基本塊為基礎(chǔ)，用流程圖的方式表示程序的流轉(zhuǎn)，更方便于對程序執(zhí)行路徑的研究。然后基于隱馬爾科夫模型對程序圖解進行擴展，使得程序的圖解滿足隱馬爾科夫性質(zhì)

3、，從中研究基于隱馬爾科夫模型的熱路徑預(yù)測模型。之后基于隱馬爾科夫模型進行建模，提出改進的熱路徑識別算法。由于狀態(tài)轉(zhuǎn)移序列唯一，該算法實現(xiàn)簡單。最后，基于實驗平臺天目(SkyEye)對該算法進行了驗證，實驗結(jié)果證明了算法的有效性。該算法在保持預(yù)測延遲沒有增加的情況下，能提高熱路徑預(yù)測的命中率，改善動態(tài)二進制翻譯器的性能。
　　 動態(tài)二進制翻譯系統(tǒng)在翻譯執(zhí)行過程中需要不斷的在翻譯與執(zhí)行引擎之間切換，產(chǎn)生了大量的調(diào)度開銷。指令跳轉(zhuǎn)是產(chǎn)

4、生切換的主要原因，因此，若能有效處理指令跳轉(zhuǎn)，則能大大減少翻譯執(zhí)行開銷。
　　 SkyEye的動態(tài)二進制翻譯(DBCT)中對直接跳轉(zhuǎn)進行了處理，但由于直接跳轉(zhuǎn)只占跳轉(zhuǎn)指令的少部分，并不能有效減少SkyEye中由跳轉(zhuǎn)帶來的開銷。只有在對跳轉(zhuǎn)指令中占有比例較高的條件分支跳轉(zhuǎn)進行一定優(yōu)化后，才能有效減少由指令跳轉(zhuǎn)產(chǎn)生的開銷。因此，本文基于DynamoRIO系統(tǒng)中對分支跳轉(zhuǎn)處理的方法，對DBCT中的條件分支跳轉(zhuǎn)進行了相應(yīng)的處理。最后的實